기후변화로 인한 냉해, 가뭄 등 극한환경 극복하는 농작물 만드는데 도움

국내 연구진이 남극에서 자생하는 식물의 유전자를 이용해 추위와 가뭄에 강한 벼 품종을 개발해 주목받고 있다.

극지연구소와 연세대 생물학과 공동연구팀은 춥고 건조한 남극에서 꽃을 피우는 ‘남극좀새풀’이라는 식물에서 추출한 유전자를 이용해 극한 환경에서도 생존할 수 있는 벼 품종을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘식물 및 세포 생리학’ 1월호에 실렸다.

남극좀새풀은 0도에서도 광합성 능력을 30% 이상 유지하고 건조한 상황에서도 광합성이 가능해 자연재해나 기후변화에 따른 작물피해를 막아줄 수 있는 유전자원으로 주목받아왔다. 연구팀은 이런 남극좀새풀 유전자를 분석한 결과 ‘GolS2’ 유전자가 극한 환경에서 식물의 생장에 도움을 주는 것을 발견하고 이를 벼의 유전자에 삽입해 형질을 바꾸는 실험을 실시했다.

GolS2 유전자를 가진 벼는 일반적으로 벼가 자라는 기온에서는 성장에 별 차이를 보이지 않았지만 냉해피해가 발생하는 저온에서는 일반 벼보다 생존율이 5배나 높은 것으로 나타났다. 기온이 4도인 환경을 만들어 생존율을 관찰한 결과 형질전환 벼는 54%, 일반 벼는 11%가 생존하는 것으로 확인된 것이다.

또 9일 동안 물을 주지 않는 가뭄 환경에서의 생존율도 형질전환 벼는 30%, 일반 벼는 10%로 3배 가량 높은 것으로 나타났다. 지금까지 극한상황에서 생존하기 위한 벼의 형질전환 실험은 저온이나 건조상황 중 하나에만 작용했는데 GolS2 유전자를 이용한 형질전환 벼는 두 가지 복합적 상황에서 모두 내성을 가진 것으로 확인됐다. 연구팀은 춥고 건조한 상황에서 형질전환 벼를 분석한 결과 세포 내부에 활성산소를 줄이는 올리고당 함량이 증가한 것을 확인했다.

연구를 이끈 이형석 극지연구소 책임연구원은 “GolS2 유전자가 식물 생장환경이 나빠져 스트레스를 받을 때 세포 내 당 함량을 늘려 극복하는 것으로 해석된다”며 “극지식물의 유전자원이 냉해와 가뭄을 이겨내고 농작물의 생산성을 높이는데 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr